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用于检查 风 力 涡轮 叶片的方法及系统

阅读：427发布：2020-05-11

专利汇可以提供用于检查风力涡轮叶片的方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种检查连接接头的方法，连接接头包括第一侧，第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，粘结部沿边缘延伸。该方法包括在第一侧上的第一位置处生成至少一个第一声波，其中第一位置在距边缘的第一距离处。该方法还包括在联接到第二侧上的多个传感器处接收至少一个第一声波，且确定粘结部存在于第一位置处。该方法还包括在第一侧上的第二位置处生成至少一个第二声波，其中第二位置偏离第一位置预定距离。该方法还包括在多个传感器处接收至少一个第二声波，且确定粘结部的宽度。，下面是用于检查风力涡轮叶片的方法及系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种检查连接接头的方法，所述连接接头包括第一侧，所述第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，所述粘结部沿边缘延伸，所述方法包括：
在所述第一侧上的第一位置处生成至少一个第一声波，其中所述第一位置距所述边缘第一距离；
在联接到所述第二侧上的多个传感器处接收所述至少一个第一声波；
确定所述粘结部存在于所述第一位置处；
在所述第一侧上的第二位置处生成至少一个第二声波，其中所述第二声波偏离所述第一位置预定距离；
在所述多个传感器处接收所述至少一个第二声波；以及
确定所述粘结部的宽度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括识别直接声波。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述粘结部存在于所述第一位置处还包括：
基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第一声波的输出来计算所述第一位置处的粘结部的理论厚度；以及
将在所述第一侧与所述第二侧之间在所述第一位置处的第一腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度等于所述第一腔距离，则所述粘结部存在于所述第一位置处。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述粘结部的理论厚度还包括：
测量从所述第一位置到至少一个所述传感器的直接声波行进时间；
减去穿过至少一种材料的已知行进时间，其中所述连接接头由所述至少一种材料形成；以及
将剩余直接声波行进时间乘以与所述粘结部相关联的声速值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述粘结部的宽度包括：
基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第二声波的输出来计算所述第二位置处的粘结部的理论厚度；以及
将在第一侧与第二侧之间在所述第二位置处的第二腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度与所述第二腔距离的差别大于阈值，则所述粘结部未存在于所述第二位置处。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述粘结部的宽度还包括在所述粘结部未存在于所述第二位置时，通过所述第一距离至少部分地限定所述粘结部的宽度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括识别表面声波。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从至少一个接收到的第一或第二声波过滤掉表面声波。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，过滤掉所述表面声波包括：
测量从所述第一位置或所述第二位置到至少一个所述传感器的表面声波行进时间；
计算从所述第一或第二位置到所述至少一个传感器的理论表面声波行进时间；以及将测得的表面声波行进时间与所述理论表面声波行进时间相比较，其中如果所述测得的表面声波行进时间等于所述理论表面声波行进时间，则过滤掉测得的表面声波。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器位于离所述第一位置或所述第二位置的表面距离处，所述表面距离沿所述第一侧从所述第一位置或所述第二位置到所述边缘且进一步沿所述第二侧从所述边缘到所述至少一个传感器而测得，以及其中计算所述理论表面声波行进时间包括：
将所述表面距离除以与至少一种材料相关联的声速值，其中所述连接接头由所述至少一种第一材料形成。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括沿弦方向从所述边缘串联布置所述多个传感器。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
从至少一个接收到的第一声波过滤掉表面声波；以及
基于经过滤的至少一个接收到的第一声波，在接收直接声波的所述多个传感器中的至少一个中识别所述多个传感器中的最接近所述第一位置的一个。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，确定所述粘结部的宽度还包括基于最接近的传感器与所述边缘的距离至少部分地限定所述粘结部的宽度。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，识别最接近所述第一位置的传感器包括基于接收直接声波的所述多个传感器中的至少一个中的各个处的经过滤的至少一个接收到的第一声波的强度来识别最接近的传感器。
15.一种检查风力涡轮叶片的方法，所述风力涡轮叶片包括第一侧，所述第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，所述粘结部沿边缘延伸，所述方法包括：
在所述第一侧上的第一位置处生成至少一个第一声波，其中所述第一位置在平行于弦方向而距所述边缘的第一距离处；
在联接到所述第二侧上的多个传感器处接收所述至少一个第一声波，所述多个传感器沿弦方向串联布置；
确定所述粘结部存在于所述第一位置处，其中所述确定包括：
基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第一声波的输出来计算所述第一位置处的粘结部的理论厚度；以及
将在所述第一侧与所述第二侧之间在所述第一位置处的第一腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度等于所述第一腔距离，则所述粘结部存在于所述第一位置处；
在所述第一侧上的第二位置处生成至少一个第二声波，其中所述第二声波沿所述弦方向偏离所述第一位置预定距离；
在所述多个传感器处接收所述至少一个第二声波；以及
确定所述粘结部的宽度，其中所述确定包括：
基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第二声波的输出来计算所述第二位置处的粘结部的理论厚度；
将在所述第一侧与第二侧之间在所述第二位置处的第二腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度与所述第二腔距离的差别大于阈值，则所述粘结部未存在于所述第二位置处；以及
在所述粘结部未存在于所述第二位置处时，通过所述第一距离至少部分地限定所述粘结部的宽度。
16.一种用于检查连接接头的系统，所述连接接头包括第一侧，所述第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，所述粘结部沿边缘延伸，所述系统包括：
定位在所述第一侧处的声波装置；
联接到所述第二侧上的多个传感器；以及
联接到所述声波装置和所述多个传感器上的控制器，所述控制器配置成：从所述第一侧上的第一位置处的所述声波装置生成至少一个第一声波，其中所述第一位置距所述边缘第一距离；在所述多个传感器处接收所述至少一个第一声波；确定所述粘结部存在于所述第一位置处；从所示第一侧上的第二位置处的所述声波装置生成至少一个第二声波，其中所述第二位置偏离所述第一距离预定距离；在所述多个传感器处接收所述至少一个第二声波；以及确定所述粘结部的宽度。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第一声波的输出计算所述第一位置处的粘结部的理论厚度，以及将在第一侧与第二侧之间在所述第一位置处的第一腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度等于所述第一腔距离，则所述粘结部存在于所述第一位置处。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成：测量从所述第一位置到至少一个所述传感器的直接声波行进时间；减去穿过至少一种材料的已知行进时间，其中所述连接接头由所述至少一种材料形成；以及使剩余直接声波行进时间乘以与所述粘结部相关联的声速值。
19.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第二声波的输出计算所述第二位置处的粘结部的理论厚度，以及将在所述第一侧与第二侧之间在所述第一位置处的第二腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度与所述第二腔距离差别大于阈值，则所述粘结部未存在于所述第二位置处。
20.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成测量从所述第一位置或所述第二位置到至少一个所述传感器的表面声波行进时间，计算从所述第一位置或所述第二位置到所述至少一个传感器的理论表面声波行进时间，以及比较测得的表面声波行进时间和所述理论表面声波行进时间，其中如果测得的表面声波等于所述测得的表面声波行进时间，则过滤掉所述测得的表面声波。

说明书全文

用于检查风 力 涡轮 叶片的方法及系统

技术领域

[0001] 本公开内容的领域大体上涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于确定风力涡轮叶片上的粘结部的宽度的方法及系统。

背景技术

[0002] 涡轮叶片为用于将风能转化成电能的风力涡轮的主要元件。已知的涡轮叶片具有翼型件截面轮廓，使得在空气在运行期间在叶片上流动时，在叶片的压力侧与吸入侧之间产生压差，从而在叶片上生成了升力。升力在主转子轴上生成转矩，主转子轴联接到发电机上来产生电力。

[0003] 至少一些已知的涡轮叶片由沿叶片的后缘和前缘在接头处粘结在一起的上(吸入侧)壳和下(压力侧)壳构成。大体上，边缘接头通过沿边缘接头施加适合的粘结膏或化合物而形成，使得最小设计粘结部宽度id限定在壳部件之间。为了确保涡轮叶片满足性能和寿命要求，这些粘合性粘结部宽度和总体完整性通常会改变。

[0004] 用于检查粘合性粘结接头的至少一些已知方法包括目视检查和/或非破坏性成像检查技术，如，超声测试和微波检查。然而，至少一些已知的涡轮叶片材料可能难以经由超声穿透。涡轮叶片的某些区域可由于不允许超声频率容易地传输穿过其间的泡沫、轻木或其它类型的核心材料的使用而在超声测试中被遮挡。此外，至少一些已知的微波检查技术可由暴露于辐射的潜在可能而受限。发明内容

[0005] 一方面，提供了一种检查连接接头的方法，连接接头包括第一侧，第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，粘结部沿边缘延伸。该方法包括在第一侧上的第一位置处生成至少一个第一声波，其中第一位置在距边缘的第一距离处。该方法还包括在联接到第二侧上的多个传感器处接收至少一个第一声波，且确定粘结部存在于第一位置处。该方法还包括在第一侧上的第二位置处生成至少一个第二声波，其中第二位置偏离第一位置预定距离。该方法还包括在多个传感器处接收至少一个第二声波，且确定粘结部的宽度。

[0006] 另一方面，提供了一种检查风力涡轮叶片的方法，风力涡轮叶片包括第一侧，第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，粘结部沿边缘延伸。该方法包括在第一侧上的第一位置处生成至少一个第一声波，其中第一位置在大致平行于弦方向而距边缘的第一距离处。该方法还包括：在联接到第二侧上的多个传感器处接收至少一个第一声波，多个传感器沿弦方向串联布置；以及确定粘结部存在于第一位置处。确定粘结部存在包括基于多个传感器的响应于至少一个第一声波的输出计算第一位置处的粘结部的理论厚度，以及将在第一侧与第二侧之间在第一位置处的第一腔宽度与粘结部的理论厚度相比较。其中如果粘结部的理论厚度大致等于第一腔距离，则粘结部存在于第一位置处。该方法还包括在第一侧上的第二位置处生成至少一个第二声波，其中第二位置沿弦方向偏离第一位置预定距离。该方法还包括在多个传感器处接收至少一个第二声波，且确定粘结部的宽度。其中确定粘结部的宽度包括基于多个传感器的响应于至少一个第二声波的输出计算第二位置处的粘结部的理论厚度。将在第一侧与第二侧之间在第二位置处的第二腔距离与粘结部的理论厚度相比较，其中如果粘结部的理论厚度与第二腔距离的差别大于阈值，则粘结部未存在于第二位置处。在粘结部未存在于第二位置处时，通过第一距离至少部分地限定粘结部的宽度。

[0007] 另一方面，提供了一种用于检查连接接头的系统，连接接头包括第一侧，第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，粘结部沿边缘延伸。系统包括定位在第一侧处的声波装置，以及联接到第二侧上的多个传感器。系统还包括联接到声波装置和多个传感器上的控制器。控制器配置成从第一侧上的第一位置处的声波装置生成至少一个第一声波。第一位置在距边缘的第一距离处。控制器在多个传感器处接收至少一个第一声波，且确定粘结部存在于第一位置处。控制器还配置成从第一侧上的第二位置处的声波装置生成至少一个第二声波，第二位置偏离第一位置预定距离。控制器在多个传感器处接收至少一个第二声波，且确定粘结部的宽度。

[0008] 技术方案1. 一种检查连接接头的方法，所述连接接头包括第一侧，所述第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，所述粘结部沿边缘延伸，所述方法包括：

[0009] 在所述第一侧上的第一位置处生成至少一个第一声波，其中所述第一位置距所述边缘第一距离；

[0010] 在联接到所述第二侧上的多个传感器处接收所述至少一个第一声波；

[0011] 确定所述粘结部存在于所述第一位置处；

[0012] 在所述第一侧上的第二位置处生成至少一个第二声波，其中所述第二声波偏离所述第一位置预定距离；

[0013] 在所述多个传感器处接收所述至少一个第二声波；以及

[0014] 确定所述粘结部的宽度。

[0015] 技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括识别直接声波。

[0016] 技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，确定所述粘结部存在于所述第一位置处还包括：

[0017] 基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第一声波的输出来计算所述第一位置处的粘结部的理论厚度；以及

[0018] 将在所述第一侧与所述第二侧之间在所述第一位置处的第一腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度大致等于所述第一腔距离，则所述粘结部存在于所述第一位置处。

[0019] 技术方案4. 根据技术方案3所述的方法，其特征在于，计算所述粘结部的理论厚度还包括：

[0020] 测量从所述第一位置到至少一个所述传感器的直接声波行进时间；

[0021] 减去穿过至少一种材料的已知行进时间，其中所述连接接头由所述至少一种材料形成；以及

[0022] 将剩余直接声波行进时间乘以与所述粘结部相关联的声速值。

[0023] 技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，确定所述粘结部的宽度包括：

[0024] 基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第二声波的输出来计算所述第二位置处的粘结部的理论厚度；以及

[0025] 将在第一侧与第二侧之间在所述第二位置处的第二腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度与所述第二腔距离的差别大于阈值，则所述粘结部未存在于所述第二位置处。

[0026] 技术方案6. 根据技术方案5所述的方法，其特征在于，确定所述粘结部的宽度还包括在所述粘结部未存在于所述第二位置时，通过所述第一距离至少部分地限定所述粘结部的宽度。

[0027] 技术方案 7. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括识别表面声波。

[0028] 技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从至少一个接收到的第一或第二声波过滤掉表面声波。

[0029] 技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其特征在于，过滤掉所述表面声波包括：

[0030] 测量从所述第一位置或所述第二位置到至少一个所述传感器的表面声波行进时间；

[0031] 计算从所述第一或第二位置到所述至少一个传感器的理论表面声波行进时间；以及

[0032] 将测得的表面声波行进时间与所述理论表面声波行进时间相比较，其中如果所述测得的表面声波行进时间大致等于所述理论表面声波行进时间，则过滤掉测得的表面声波。

[0033] 技术方案10. 根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器位于离所述第一位置或所述第二位置的表面距离处，所述表面距离沿所述第一侧从所述第一位置或所述第二位置到所述边缘且进一步沿所述第二侧从所述边缘到所述至少一个传感器而测得，以及其中计算所述理论表面声波行进时间包括：

[0034] 将所述表面距离除以与至少一种材料相关联的声速值，其中所述连接接头由所述至少一种第一材料形成。

[0035] 技术方案11. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括沿弦方向从所述边缘串联布置所述多个传感器。

[0036] 技术方案12. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

[0037] 从至少一个接收到的第一声波过滤掉表面声波；以及

[0038] 基于经过滤的至少一个接收到的第一声波，在接收直接声波的所述多个传感器中的至少一个中识别所述多个传感器中的最接近所述第一位置的一个。

[0039] 技术方案13. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，确定所述粘结部的宽度还包括基于最接近的传感器与所述第一边缘的距离至少部分地限定所述粘结部的宽度。

[0040] 技术方案14. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，识别最接近所述第一位置的传感器包括基于接收直接声波的所述多个传感器中的至少一个中的各个处的经过滤的至少一个接收到的第一声波的强度来识别最接近的传感器。

[0041] 技术方案15. 一种检查风力涡轮叶片的方法，所述风力涡轮叶片包括第一侧，所述第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，所述粘结部沿边缘延伸，所述方法包括：

[0042] 在所述第一侧上的第一位置处生成至少一个第一声波，其中所述第一位置在大致平行于弦方向而距所述边缘的第一距离处；

[0043] 在联接到所述第二侧上的多个传感器处接收所述至少一个第一声波，所述多个传感器沿弦方向串联布置；

[0044] 确定所述粘结部存在于所述第一位置处，其中所述确定包括：

[0045] 基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第一声波的输出来计算所述第一位置处的粘结部的理论厚度；以及

[0046] 将在所述第一侧与所述第二侧之间在所述第一位置处的第一腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度大致等于所述第一腔距离，则所述粘结部存在于所述第一位置处；

[0047] 在所述第一侧上的第二位置处生成至少一个第二声波，其中所述第二声波沿所述弦方向偏离所述第一位置预定距离；

[0048] 在所述多个传感器处接收所述至少一个第二声波；以及

[0049] 确定所述粘结部的宽度，其中所述确定包括：

[0050] 基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第二声波的输出来计算所述第二位置处的粘结部的理论厚度；

[0051] 将在所述第一侧与第二侧之间在所述第二位置处的第二腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度与所述第二腔距离的差别大于阈值，则所述粘结部未存在于所述第二位置处；以及

[0052] 在所述粘结部未存在于所述第二位置处时，通过所述第一距离至少部分地限定所述粘结部的宽度。

[0053] 技术方案16. 一种用于检查连接接头的系统，所述连接接头包括第一侧，所述第一侧沿粘结部联接到相对的第二侧上，所述粘结部沿边缘延伸，所述系统包括：

[0054] 定位在所述第一侧处的声波装置；

[0055] 联接到所述第二侧上的多个传感器；以及

[0056] 联接到所述声波装置和所述多个传感器上的控制器，所述控制器配置成：从所述第一侧上的第一位置处的所述声波装置生成至少一个第一声波，其中所述第一位置距所述边缘第一距离；在所述多个传感器处接收所述至少一个第一声波；确定所述粘结部存在于所述第一位置处；从所示第一侧上的第二位置处的所述声波装置生成至少一个第二声波，其中所述第二位置偏离所述第一距离预定距离；在所述多个传感器处接收所述至少一个第二声波；以及确定所述粘结部的宽度。

[0057] 技术方案17. 根据技术方案16所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第一声波的输出计算所述第一位置处的粘结部的理论厚度，以及将在第一侧与第二侧之间在所述第一位置处的第一腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度大致等于所述第一腔距离，则所述粘结部存在于所述第一位置处。

[0058] 技术方案18. 根据技术方案17所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成：测量从所述第一位置到至少一个所述传感器的直接声波行进时间；减去穿过至少一种材料的已知行进时间，其中所述连接接头由所述至少一种材料形成；以及使剩余直接声波行进时间乘以与所述粘结部相关联的声速值。

[0059] 技术方案19. 根据技术方案16所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成基于所述多个传感器的响应于所述至少一个第二声波的输出计算所述第二位置处的粘结部的理论厚度，以及将在所述第一侧与第二侧之间在所述第一位置处的第二腔距离与所述粘结部的理论厚度相比较，其中如果所述粘结部的理论厚度与所述第二腔距离差别大于阈值，则所述粘结部未存在于所述第二位置处。

[0060] 技术方案20. 根据技术方案16所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成测量从所述第一位置或所述第二位置到至少一个所述传感器的表面声波行进时间，计算从所述第一位置或所述第二位置到所述至少一个传感器的理论表面声波行进时间，以及比较测得的表面声波行进时间和所述理论表面声波行进时间，其中如果测得的表面声波大致等于所述测得的表面声波行进时间，则过滤掉所述测得的表面声波。附图说明

[0061] 图1为示例性风力涡轮的透视图；

[0062] 图2为可结合图1中所示的风力涡轮使用的示例性叶片的透视图；

[0063] 图3为图2中所示且沿图2中的线3-3截取的叶片的截面视图；

[0064] 图4为联接到图3中所示的后缘接头上的示例性粘结部宽度确定系统的示意图；

[0065] 图5为图4中所示的示例性粘结部宽度确定系统的另一个示意图；

[0066] 图6为可结合图4和5中所示的粘结部宽度确定系统使用的示例性控制器的示意性框图；以及

[0067] 图7为确定风力涡轮叶片如图2中所示的叶片上的粘结部宽度的实例性方法的流程图。

[0068] 部件列表：

[0069] 100 风力涡轮

[0070] 102 塔架

[0071] 104 机舱

[0072] 106 涡轮叶片

[0073] 108 转子毂

[0074] 110 第一部件

[0075] 112 第二部件

[0076] 114 前缘

[0077] 116 后缘

[0078] 118 弦方向

[0079] 120 根部部分

[0080] 122 末梢部分

[0081] 124 翼展方向

[0082] 126 前缘接头

[0083] 128 后缘接头

[0084] 130 粘合性粘结部

[0085] 132 前缘结构部件

[0086] 134 边缘盖

[0087] 136 第一部件的后缘

[0088] 138 第二部件的后缘

[0089] 140 第一支腿

[0090] 142 第一支腿厚度

[0091] 144 第二支腿

[0092] 146 第二支腿厚度

[0093] 148 第一部件厚度

[0094] 150 第二部件厚度

[0095] 152 内腔

[0096] 154 翼梁盖

[0097] 156 抗剪腹板

[0098] 200 确定系统

[0099] 202 声波装置

[0100] 204 传感器

[0101] 206 控制器

[0102] 208 第一位置

[0103] 210 第二位置

[0104] 212 第一侧

[0105] 216 第一声波

[0106] 218 第一距离

[0107] 220 第一厚度

[0108] 222 第二侧

[0109] 224 偏移

[0110] 226 第二声波

[0111] 228 第二距离

[0112] 230 第二厚度

[0113] 232 第一直接声波

[0114] 234 第二直接声波

[0115] 236 第一表面声波

[0116] 238 第二表面声波

[0117] 240 第一表面距离

[0118] 242 第二表面距离

[0119] 244 第一腔距离

[0120] 246 第二腔距离

[0121] 248 声波装置控制器

[0122] 250 数据采集系统

[0123] 252 计算机

[0124] 254 大容量储存器

[0125] 256 操作者控制台

[0126] 258 显示装置

[0127] 300 方法

[0128] 300 方法

[0129] 304 接收

[0130] 306 确定

[0131] 308 生成

[0132] 310 接收

[0133] 312 确定。

具体实施方式

[0134] 本文所述的示例性粘结部宽度确定方法和系统克服了与用于确定风力涡轮叶片中的粘结部宽度的已知方法和系统相关联的至少一些缺点。本文所述的示例性实施例包括生成传播穿过涡轮叶片的声波、在多个传感器处接收声波，以及确定粘结部是否存在于声波位置处。例如，在一个实施例中，理论涡轮叶片厚度基于声波的行进时间计算，且与涡轮叶片的测量厚度相比较。在一些实施例中，表面声波利用过滤除去，使得直接声波可用于确定粘结部宽度。在各个实施例中，粘结部宽度确定方法和系统便于降低与风力涡轮叶片的非破坏性测试相关联的成本，且提供了产生可靠结构的系统。

[0135] 除非另外指出，否则本文中使用的近似语言如"大体上"、"大致"和"大约"指出了这样修饰的用语可仅应用于本领域的普通技术人员将认识到的近似程度，而非绝对或完美的程度。近似语言可用于修饰可允许改变的任何数量表达，而不导致其涉及的基本功能的变化。因此，由一个或多个用语如"大约"、"大概"和"大致"修饰的值不限于指定的准确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。这里和说明书和权利要求的各处，可识别范围极限。此范围可组合和/或互换，且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。

[0136] 此外，除非另外指出，否则用语"第一"、"第二"等在本文中用作标签，且不旨在将顺序、位置或层次要求施加在这些用语提到的项目上。此外，例如，提到的"第二"项目不需要或排除例如"第一"或更小数字项目或"第三"或更大数字项目的存在。

[0137] 图1为示例性风力涡轮100的透视图。在示例性实施例中，风力涡轮10包括具有联接到其上的机舱104的塔架102。应当注意的是，如本文使用的用语"联接"不限于构件之间的直接机械、电气和/或通信连接，而且还可包括多个构件之间的间接机械、电气和/或通信连接。

[0138] 多个转子叶片106安装到转子毂108上，转子毂18继而又联接到转动主转子轴(未示出)的主凸缘(未示出)上。风力涡轮发电和控制构件收纳在机舱104内。在操作中，叶片106具有翼型件的截面轮廓，使得在空气在叶片106流动时，在压力侧与吸入侧之间产生压差，从而在叶片106上生成升力。升力生成转矩，且旋转主转子轴，主转子轴通过齿轮连接到发电机(未示出)上来用于产生能量。在备选实施例中，风力涡轮100具有允许风力涡轮100如本文所述那样操作的任何其它构造。

[0139] 图2为风力涡轮100(图1中所示)的示例性叶片106的透视图。在示例性实施例中，叶片106包括联接到第二部件112上的第一部件110。更一般而言，在示例性实施例中，第一部件110定形为叶片106的吸入侧表面，且第二部件112定形为叶片106的压力侧表面。叶片106沿弦方向118从前缘114延伸至后缘116。此外，叶片106沿翼展方向124从根部部分120延伸至末梢部分122。在示例性实施例中，第一部件110和第二部件112由核心材料制成，如但不限于泡沫、轻木和/或工程纤维板。

[0140] 图3为沿线3-3截取的叶片106的截面视图(图2中所示)。在示例性实施例中，第一部件110和第二部件112分别由前缘114处的前缘接头126和后缘116处的后缘接头128连结在一起。前缘接头126由粘合性粘结部130和前缘结构部件132形成，使得前缘接头126具有预定长度和刚性。在示例性实施例中，粘合性粘结部130为两部分粘结膏，其将第一部件110和第二部件112粘结在一起。在备选实施例中，粘合性粘结部130为允许叶片106起到如本文所述的作用的任何其它适合类型的粘结材料。前缘结构部件132由刚性玻璃纤维材料形成，其增强前缘114的强度。在备选实施例中，前缘结构部件132为允许叶片106起到如本文所述的作用的任何其它适合类型的刚性材料。

[0141] 后缘接头128形成有粘合性粘结部130和边缘盖134。边缘盖134为刚性玻璃纤维部件，其预先形成为后缘116的大致镜像设计的形状和尺寸的形状。此外，边缘盖134联接到第一部件110的后缘136上，以及联接到第二部件112的后缘138上，以便限定后缘116。边缘盖134限定外部粘结桥，其为第一部件110与第二部件112之间的主密封件。在示例性实施例中，边缘盖134为大体上V形，且包括具有厚度142的第一支腿140，以及具有厚度146(图4中所示)的相对的第二支腿144。此外，第一部件110具有厚度148，且第二部件具有厚度150。边缘盖134的第一支腿140联接到第一部件110的后缘136上，且边缘盖134的第二支腿144联接到第二部件112的后缘138上，使得支腿140和144与相应第一部件110和第二部件112大致齐平。后缘接头128的强度至少部分地取决于从后缘116沿弦方向118朝前缘114延伸的粘合性粘结部130的宽度。在备选实施例中，边缘盖134为允许叶片106起到如本文所述的作用的任何其它适合类型的刚性材料和/或形状。

[0142] 第一部件110和第二部件112还限定内腔152，其具有定位在其中的结构部件。例如，在示例性实施例中，翼梁盖154在第一部件110与第二部件112之间在腔152中延伸，且抗剪腹板156在根部部分120与末梢部分122之间在腔152中延伸。在备选实施例中，叶片106具有允许风力涡轮100起到如本文所述的作用的任何其它适合的构造。

[0143] 图4和5为联接到叶片106上的后缘接头128(图3中所示)上的示例性粘结部宽度确定系统200的示意图。在示例性实施例中，系统200包括可操作地联接到控制器206上的声波装置202和多个传感器204。声波装置202示为在图4中的第一位置208，以及图5中的第二位置210。声波装置202定位在后缘接头218的第一侧212附近。在第一位置208处，声波装置202可操作成生成传播穿过后缘接头128的第一声波216。第一位置208在第一侧212上限定在距后缘116大致平行于弦方向118而测得的第一距离218处。此外，在第一位置208处，第一厚度220限定为垂直于弦方向118而从第一侧212上的第一位置208延伸至相对的第二侧222的距离。在示例性实施例中，第一侧212由第一部件110和边缘盖134的第一支腿140限定，且第二侧22由第二部件112和边缘盖134的第二支腿144限定。在备选实施例中，第一侧212和第二侧222中的各个均由允许叶片106起到如本文所述的作用的任何适合结构限定。

[0144] 在第二位置210处，第二波装置202可操作成生成传播穿过后缘接头128的第二声波226。第二位置210在第一侧212上限定在距后缘116大致平行于弦方向118而测得的第二距离228处。第二距离228大致平行于弦方向118而离第一位置208预定偏移距离224。此外，在第二位置210处，第二厚度230限定为大致垂直于弦方向118从第一侧212上的第二位置210延伸至相对的第二侧222的距离。在示例性实施例中，声波装置202为锥形，其能够生成穿透和传播穿过叶片106的声波。此外或作为备选，声波装置202可为允许系统200起到如本文所述的作用的任何其它适合的装置。

[0145] 此外，应当理解的是，尽管相对于叶片106的后缘接头128描述和示出了系统200，但系统200可用于其它粘结区域上，如后缘粘结部126。

[0146] 系统200还包括传感器204，其在后缘接头128的第二侧222处接收第一声波216和第二声波226。在示例性实施例中，传感器204联接到第二侧222上，且串联布置成沿弦方向118从后缘116附近朝远侧116延伸。在备选实施例中，传感器204以允许系统200如本文所述的作用的任何其它适合的定向布置。在示例性实施例中，传感器204可操作成在声波信息从声音生成装置202传输穿过叶片106之后接收声波信息，且将接收到的声波信息传送至控制器206。

[0147] 在示例性实施例中，系统200包括单个声波装置202，其可从第一位置208移动到第二位置210。作为备选或此外，系统200包括在不同位置处生成声波216和226的多个声波装置202。此外，在示例性实施例中，系统200包括布置成相对于叶片106与声波装置202相对的多个传感器204。作为备选或此外，系统200包括单个传感器204，其可沿第二侧222可动地定位到与第一位置208和第二位置210相对的位置。

[0148] 在示例性实施例中，系统200可操作成根据经由后缘接头128传输的第一声波216和第二声波226识别第一位置208和第二位置210附近的粘合性粘结部130的存在或不存在。具体而言，声波装置202生成声波216和226，其传播穿过后缘接头128，如，穿过第一部件
110、第二部件112、边缘盖134和/或粘合性粘结部130中的至少一者。传感器204测量声波
216和226穿过后缘接头128的行进时间。控制器206从测得的过去的时间值基于已知材料性质(如，穿过第一部件110、第二部件112、边缘盖134和/或粘合性粘结部130的声速)计算后缘接头128的理论厚度，且使计算的理论厚度与测得的厚度(如，第一厚度220和/或第二厚度230)相比较。在位置处的计算的理论厚度大致等于实际厚度时，系统200确定粘合性粘结部130存在于该位置处。当计算的理论厚度大致不等于位置处的实际厚度时，系统200确定在该位置处缺少或不存在粘合性粘结部130。因此，系统200至少部分地确定沿弦方向118从后缘116的粘结部宽度。例如，如果系统200确定粘合性粘结部130存在于第一位置208附近且不存在于第二位置210附近，则系统200将粘结部宽度限定为第一侧212附近的至少第一距离218。

[0149] 更具体而言，在示例性实施例中，系统200从在第一侧212处在叶片106上的第一位置208处的声波装置202生成第一声波216。传感器204接收第一声波216，且系统200确定粘合性粘结部130存在于第一位置208附近。系统200还从在第一侧212处在叶片106上的第二位置210处的声波装置202生成第二声波226。传感器204接收第二声波226，且系统200确定粘合性粘结部130不存在于第二位置210附近，使得第一距离218至少部分地限定后缘接头128内的粘合性粘结部130的宽度。

[0150] 在一些实施例中，系统200识别直接声波和表面声波。例如，第一声波216和第二声波226分别具有至少两个波分量。直接声波232和234分别由主要沿大致垂直于弦方向118的方向直接地行进穿过后缘接头128的第一声波216和第二声波226的部分限定，且表面声波236和238分别由主要沿后缘接头128的表面行进且更具体而言是沿第一部件110和边缘盖
134的第一支腿140中的至少一者围绕后缘116和沿边缘盖134的第二支腿144和第二部件
112中的至少一者行进的第一声波216和第二声波226的部分限定。

[0151] 在操作中，系统200基于在传感器204处接收到的声波的行进时间和强度来识别直接声波232和234。此外，系统200基于波如何传播穿过传感器204来识别表面声波236和238，例如，表面声波236和238在表面声波236和238由第二最接近后缘116的传感器204接收到之前由最接近后缘116的传感器204接收到。此外或作为备选，系统200经由允许系统200如本文所述那样操作的任何其它方法识别直接声波232和234和表面声波236和238。

[0152] 在一些实施例中，系统200从接收到的第一声波216和第二声波226过滤掉(即，经由过滤除去)表面声波236和238，且使用直接声波232和234来确定粘合性粘结部130的宽度。在示例性实施例中，例如，过滤包括传感器204，其测量表面声波236和238从第一位置208或第二位置210至各个传感器204的行进时间。此外，控制器206计算从第一位置208或第二位置210到各个传感器204的理论表面声波行进时间。当测得的表面声波行进时间大致等于理论表面声波行进时间时，系统200过滤掉测得的表面声波。

[0153] 在某些实施例中，针对各个传感器204，理论表面声波行进时间通过使表面距离除以与表面部件材料相关联的声速值来计算。例如，在第一位置208处，各个传感器204的第一表面距离240限定为从第一位置208沿第一侧212到后缘116和从后缘116沿第二侧222到传感器204的路径距离。此外，边缘盖134的几何形状、距离218和限定第一侧212和第二侧222的各种材料(如，用于形成第一部件110、边缘盖134和第二部件112的材料)的声速值是控制器206已知的且/或储存在控制器206内。因此，理论表面声波行进时间通过使第一表面距离240的各个节段除以与形成节段的材料相关联的声速值来计算。例如，在示例性实施例中，第一位置208沿边缘盖134定位。理论表面声波行进时间通过沿边缘盖134限定的第一表面距离240的一部分除以与用于形成边缘盖134的材料相关联的声速，且对于位于第二部件
112附近的传感器204，使沿第二部件112限定的第一表面距离240的一部分除以用于第二部件112的材料相关联的声速来计算。

[0154] 类似地，各个传感器204的第二表面距离242限定为从第二位置210沿第一侧212到后缘116和从后缘116沿第二侧222到传感器204的路径距离。再次，理论表面声波行进时间通过使第二表面距离242的各个节段除以与形成节段的材料相关联的声速值来计算。例如，在示例性实施例中，第二位置210沿第一部件110定位。理论表面声波行进时间通过使沿第一部件110限定的第一表面距离240的一部分除以与用于形成第一部件110的材料相关联的声速，使沿边缘盖134限定的第一表面距离240的一部分除以与用于形成边缘盖134的材料相关联的声速，且对于位于第二部件112附近的传感器204，使沿第二部件112限定的第一表面距离240的一部分除以用于第二部件112的材料相关联的声速来计算。

[0155] 此外或作为备选，理论表面声波行进时间通过允许系统200如本文所述那样操作的任何其它方法计算。

[0156] 在一些实施例中，系统200使用直接声波232来确定粘合性粘结部130存在于第一位置208处。例如，系统200构造成基于传感器204的响应于第一声波216的输出来计算第一位置208处的叶片106的后缘接头128的理论厚度。系统200还构造成将第一位置208处的后缘接头128的实际厚度220与后缘接头128的计算的理论厚度相比较。当理论厚度大致等于实际厚度220时，系统200指出粘合性粘结部130存在于第一位置208处。

[0157] 此外，在一些实施例中，后缘接头128的实际厚度是已知的腔厚度，如，第一位置208处的腔厚度244和第二位置210处的腔厚度246。第一腔距离244限定为第一位置208处的边缘盖134的第一支腿140或第一部件110的内表面与在第一位置208相对处的边缘盖134的第二支腿144或第二部件112的内表面之间的距离。第二腔距离246限定为第二位置210处的边缘盖134的第一支腿140或第一部件110的内表面与在第二位置210相对处的边缘盖134的第二支腿144或第二部件112的内表面之间的距离。例如，第一腔距离244和第二腔距离246可通过从测得的实际叶片厚度230和220减去第一部件110和第二部件112和/或边缘盖134的厚度来确定。此外或作为备选，第一腔距离244和第二腔距离246可由允许系统200如本文所述那样操作的任何其它方法来确定。

[0158] 在某些实施例中，计算理论厚度包括测量第一位置208或第二位置210到传感器204的直接声波行进时间，减去穿过第一侧212和第二侧222的已知行进时间，以及使余数乘以与粘合剂粘结部130相关联的声速值。例如，在示例性实施例中，第一位置208处的第一直接声波232传播穿过第一支腿140的厚度142和第二支腿144的厚度146。在示例性实施例中，第一支腿140的厚度142和第二支腿144的厚度146大致为不考虑第一支腿140和第二支腿
144关于弦方向118定位的角度的标称厚度。此外或作为备选，第一支腿140的厚度142和第二支腿144的厚度146为垂直于弦方向118而测得的距离。如上文所述，第一支腿140和第二支腿114中的各个均与已知声速相关联，且因此，可从测得的直接声波行进时间减去第一直接声波232穿过厚度142和146的时间。粘合性粘结部130的理论厚度通过使余数乘以与粘合性粘结部130相关联的声速值来确定。由于粘合性粘结部130存在于第一位置208附近，故理论值大致等于第一位置208处的后缘接头128的已知的腔厚度244，从而指出了粘合性粘结部130存在于第一位置208附近。此外或作为备选，与后缘接头128相关联的理论厚度可通过允许系统200如本文所述那样操作的任何其它方法计算。

[0159] 在其它实施例中，系统200使用测得的直接声波行进时间来通过比较理论直接声波行进时间确定粘合性粘结部130存在于第一位置208处。例如，理论直接声波行进时间通过使各个部件厚度除以与形成部件的材料相关联的声速值来计算。例如，在示例性实施例中，第一位置208沿边缘盖134定位。理论直接声波行进时间通过使第一支腿140和第二支腿144的厚度除以与用于形成边缘盖134的材料相关联的声速，且对于粘合性粘结部，使第一腔距离244除以与用于粘合性粘结部130的材料相关联的声速来计算。当测得的直接声波行进时间大致等于理论直接声波行进时间时，系统200将确定粘合性粘结部130存在于第一位置208处。

[0160] 类似地，在某些实施例中，系统200使用直接声波234来确定联合性粘结部130不存在于第二位置210处。例如，第二位置210处的第二直接声波234传播穿过第一部件110的厚度148和后缘接头128处的第二部件112的厚度150。在示例性实施例中，第一部件110的厚度148和第二部件112的厚度150大致为不考虑第一部件110和第二部件112关于弦方向118定位的角度的标称厚度。此外或作为备选，第一部件110的厚度148和第二部件112的厚度150为垂直于弦方向118而测得的距离。如上文所述，第一部件110和第二部件112中的各个均与已知声速相关联，且因此，可从测得的直接声波行进时间减去第二直接声波234穿过厚度
148和150的时间。粘合性粘结部130的理论厚度通过使余数乘以与粘合性粘结部130相关联的声速值来确定。由于粘合性粘结部130不存在于第二位置210附近，故理论值与已知腔厚度246的大致差别例如大于预定阈值，从而指出了粘合性粘结部130不存在于第二位置210附近。此外或作为备选，与后缘接头128相关联的理论厚度可通过允许系统200如本文所述那样操作的任何其它方法计算。

[0161] 在其它实施例中，系统200使用测得的直接声波行进时间来通过比较理论直接声波行进时间确定粘合性粘结部130不存在于第二位置210处。例如，理论直接声波行进时间通过使各个部件厚度除以与形成部件的材料相关联的声速值来计算。例如，在示例性实施例中，第二位置210沿第一部件110定位。理论直接声波行进时间通过使第一部件110和第二部件112的厚度除以与用于形成第一部件110和第二部件112的各种材料相关联的声速，且对于粘合性粘结部130，使第二腔距离246除以与用于粘合性粘结部130的材料相关联的声速来计算。当测得的直接声波行进时间大致不等于理论直接声波行进时间时，系统200将确定粘合性粘结部130不存在于第二位置210处。

[0162] 在示例性实施例中，当确定粘合性粘结部130不存在于第二位置210处时，粘合剂粘结部宽度至少部分地限定为离后缘116的第一距离218。此外或作为备选，系统200构造成识别最接近第一位置208的一个传感器204，且从该传感器位置，至少部分地确定粘合性粘结部130的宽度。例如，最早时间接收直接声波232的一个传感器204相比于其它传感器204可认作是最接近第一位置208的传感器。作为备选，从直接声波232接收最强信号的一个传感器204相比于其它传感器204可认作是最接近第一位置208的传感器。沿弦方向118从最接近的传感器204到后缘116的距离至少部分地限定粘合性粘结部130的宽度。例如，在示例性实施例中，系统200可沿翼展方向124(图2中所示)移动，以确定沿后缘接头128的多个位置处的粘合性粘结部130的宽度。

[0163] 应当认识到的是，尽管上文参照风力涡轮叶片如叶片106上的粘结部检查描述了示例性粘结部宽度确定系统200，但此外或作为备选，示例性粘结部宽度确定系统200可用于确定具有带粘结部的连接接头的任何其它制品上的粘结部宽度。例如，粘结部宽度确定系统200可结合包括但不限于中空结构区段和叶片如风力涡轮叶片106的制品使用。

[0164] 图6为可结合系统200(图4和5中所示)使用的控制器206的示例性实施例的示意性框图。参看图4和5，在示例性实施例中，控制器206包括可操作地联接到声波装置202上的声波装置控制器248。例如，声波装置控制器248控制声波装置202在弦方向118上沿第一侧212的移动，且命令声波装置202生成传播穿过后缘接头128的声波，如，声波216和226。在某些实施例中，控制器206配置成以一定增量如偏移224沿弦方向118自动地定位声波装置202，且在各个递增位置处生成声波来便于确定粘合性粘结部130的宽度。此外或作为备选，控制器206配置成基于操作者输入而控制声波装置202。在备选实施例中，控制器206未连接到声波装置202上，且声波装置202可人工地定位和操作。

[0165] 在示例性实施例中，控制器206还包括可操作地联接到传感器204上的数据采集系统250。数据采集系统250采集响应于沿后缘接头128的第二侧222的第一声波216和第二声波226的信息而来自传感器204的模拟和/或数字数据。

[0166] 控制器206还包括计算机252。在示例性实施例中，计算机252与声波装置控制器248和数据采集系统250通信。更具体而言，控制信号从计算机252发送至声波装置控制器
248，且信息从声波装置控制器248由计算机252接收。计算机252还提供命令和操作参数至数据采集系统250，且从数据采集系统250接收处理数据。经处理的数据由计算机252分析，例如，通过比较由计算机252从大容量储存系统254取得的参考数据。此外或作为备选，经处理的数据由计算机252储存在大容量储存系统254中来用于随后取得和分析。例如但不限于，叶片几何形状、叶片材料的声速值、偏移224值、传感器位置、用于比较理论值与测量值的预定阈值。操作者经由操作者控制台256与计算机252交互，控制台256例如可包括键盘和图形指针装置，且接收输出显示装置258，例如，如，状态的分析，如，粘合性粘结部130的存在、控制设置的列表和/或其它信息。

[0167] 确定系统200的各种元件之间的通信在图6中由箭头线绘出，其示出了取决于涉及的系统元件的信号通信和机械操作中的至少一者。各种系统元件中和之间的通信可通过硬接线或无线布置来获得。计算机252可为独立的计算机或网络计算机，且可包括多种计算机语言的指令，以用在多种计算机平台上和多种操作系统下。计算机252的其它实例包括具有微处理器、微控制器或能够执行计算机可读数据的命令或用于执行控制算法的程序的其它等同的处理装置。为了执行预选功能的期望的处理，以及其计算，控制器206例如可包括而不限于处理器、存储器、储存器、寄存器、定时、中断、通信接口和输入/输出信号接口，以及包括以上的至少一个的组合。

[0168] 图7的流程图中示出了检查叶片如叶片106的方法300的示例性实施例。还参看图1-6，示例性方法300包括在第一侧如第一侧212上的第一位置如第一位置208处生成302至少一个第一声波如第一声波216。方法300还包括在联接到第二侧如第二侧222上的多个传感器如传感器204处接收304至少一个第一声波，以及确定306粘结部如粘合性粘结部130存在于第一位置处。方法300还包括在第一侧上的第二位置如第二位置210处生成308至少一个第二声波如第二声波226。方法300还包括在多个传感器处接收310至少一个第二声波，以及确定312粘合性粘结部宽度。

[0169] 上文详细描述了用于确定风力涡轮叶片上的粘结部宽度的方法和系统的示例性实施例。本文所述的实施例提供了测试风力涡轮叶片中的若干优点。具体而言，本文所述的方法及系统便于风力涡轮叶片的非破坏性测试以确定粘结部宽度和设计要求的验证。更具体而言，本文所述的方法和系统不由风力涡轮叶片材料限制，因为声波传播穿过多种材料。本文所述的一些实施例提供的优点在于过滤掉表面声波，提供了更准确的粘结部宽度确定。某些实施例提供的优点在于，粘结部宽度较快确定，且系统是活动的，降低了与测试风力涡轮叶片相关联的成本。因此，用于确定本文所述的风力涡轮叶片上的粘结部宽度的方法和系统允许了不依赖材料且节省成本的测试，其是非破坏性的，且提供了可靠的结果。

[0170] 本文所述的系统和方法不限于本文所述的特定实施例。例如，各个系统的构件和/或各个方法的步骤可与本文所述的其它构件和/或步骤独立地且分开使用和/或实施。此外，各个构件和/或步骤还可结合其它组件和方法来使用和/或实施。

[0171] 尽管按照各种特定实施例描述了本公开内容，但本领域的技术人员将认识到，本公开内容可利用权利要求的精神和范围内的改型实施。尽管本公开内容的各种实施例的特定特征可在一些图中示出而在其它图中未示出，但这仅是为了方便。此外，提到的以上描述的"一个实施例"不旨在理解为排除也结合所述特征的附加实施例的存在。根据本公开内容的原理，可与任何其它图的任何特征组合来参照和/或提出附图的任何特征。

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